[发明专利]半桥谐振转换器、使用它们的电路、以及对应的控制方法

说明书

半桥谐振转换器包括：具有高侧开关和低侧开关的半桥逆变器，其中根据高侧开关与低侧开关之间的节点限定输出。该输出连接到谐振电路。存在单独的控制电路，以用于根据电反馈参数生成用于控制高侧开关和低侧开关的切换的栅极驱动信号，每个栅极驱动信号具有不同的参考电压电源。

技术领域

本发明涉及半桥谐振转换器的使用。举例来说，这种谐振转换器可被用于形成功率转换器的一部分以提供AC/DC转换、提供DC/DC转换、提供具有功率因数校正的AC/DC转换、或提供DC/AC转换(即逆变)。

背景技术

所谓的谐振转换器具有谐振电路，该谐振电路可以是串联或并联或串并联谐振电路。当配置转换器时，一个目标是保持低损耗。例如，包括具有两个电感和一个电容的LLC串并联谐振电路的谐振转换器是众所周知的。这种转换器具有的优点为具有相对低的切换损耗的节能操作是可能的。

众所周知，谐振LLC转换器可用于LED驱动器内。转换器可以被配置或被操作为恒流源或恒压源。恒流源可被用于直接驱动LED装置，从而使能单级驱动器。例如，恒定电压源可以被用于具有另外的驱动电子器件的LED模块，以便利用来自由恒压源所提供的输出电压的预定电流来确保到LED的对应电源。

LLC转换器包括用于控制转换操作的切换装置(其与栅极驱动装置一起一般地被称为逆变器)，并且使用反馈或前馈控制来控制该切换，以便生成所需的输出。

在功率转换器内所实施的另一功能是功率因数校正(PFC)，该功率转换器被供应有市电(或其他AC)功率。AC电力系统的功率因数被定义为流到负载的实际功率与电路中的视在功率的比率。功率因数小于1意味着电压和电流波形不同相，从而降低了两个波形的瞬时乘积。实际功率是电路在特定时间内执行工作的能力。视在功率是电路的电流和电压的乘积。归因于被存储在负载中并返回到源的能量，或者归因于非线性负载使得从源汲取的电流的波形失真，因此视在功率将大于实际功率。

如果电源以低功率因数操作，则负载将为相同数量的有用功率(而不是更高功率因数)汲取更多电流。

使用功率因数校正可以增加功率因数。对于线性负载，这可能涉及使用电容器或电感器的无源网络。非线性负载通常需要有源功率因数校正以抵消失真并提高功率因数。通过供应相反符号的无功功率、增加用以消除负载的电感或电容效应电容器或电感器，功率因数校正使AC电源电路的功率因数接近1。

有源PFC利用功率电子设备来改变由负载所汲取的电流的波形，以提高功率因数。有源PFC电路可以例如基于降压、升压、或降压-升压切换的模式转换器拓扑。有源功率因数校正可以是单级或多级。

在切换的模式电源的情况下，PFC升压转换器例如被插在桥式整流器与市电存储电容器之间。升压转换器试图在其输出处维持恒定的DC总线电压，同时汲取与线路电压始终同相且频率相同的电流。电源内部的另一切换的模式转换器从DC总线产生所需的输出电压或电流。

归因于它们非常宽的输入电压范围，许多具有有源PFC的电源可以自动地调节以在AC电源(例如，从约110V至277V)上操作。

功率因数校正可以被实施在专用功率因数校正电路(被称为预调整器)中，例如被放置在(市电)电源与开关模式功率转换器之间，然后驱动负载。这形成了双级系统，并且这是高功率LED应用的通常配置(例如，超过25W)。功率因数校正可以替代地被集成到开关模式功率转换器中，然后形成单级系统。

在这种情况下，存在单一谐振回路和切换装置，然后实施功率因数校正以及输入和输出之间转换比的控制两者，以便维持被传递到负载的所需的输出(就LED驱动器而言，为电流)。

LLC DC/DC转换器或者在DC电源电压下操作(例如，在电信或数据中心应用中的48V)，或者它们被用作市电供电电源或两级LED驱动器的第二级，其中前端级(功率因数校正预调整器)提供功率因数校正，并且还生成形成用于LLC的DC输入电压的稳定的总线电压。